基于模型的纯电动汽车动力传动系统故障诊断方法开题报告
2020-05-01 08:49:10
1. 研究目的与意义(文献综述)
随着社会的进步和人员移动性增强,全球汽车需求量快速增 长,迄今世界上的汽车保有量达到创纪录的10亿辆以上且还在不断大幅增长[1],中国私人汽车保有量达到2.1亿辆[2],使得基于传统的内燃机(internal combustion engine,ice)汽车的轻量化与节能减排等技术进步难以降低汽车燃料的消耗和减少污染物的排放。2020年之前温室气体 (greenhouse gas,ghg)排放在1990年水平基础上下降20%的任务日益艰巨[3]。如果再不采取有效措施,公路交通运输车辆的ghg温室气体排放将会持续不断增长。
电动汽车一般分为纯电动汽车(battery electric vehicle, bev)混合动力汽车 (hybrid electric vehicle, hev),插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle, phev),以及燃料电池汽车(fuel cell electric vehicle, fcev)[4]。其中,插电式混合动力汽车结合了纯电动以及传统混动车辆的优点。世界各大知名汽车厂商都投入巨资研发电动车辆,其中最为代表性的则是丰田在1997年推出的油电混合动力车prius[5],截止到目前为止己经在全世界销售大概398.46万辆[6]。此外,丰田最近推出了全新的氢燃料电池车mirai[7],以及卡罗拉双擎混动车[8]等;本田公司也先后推出了混动insight[9]以及civic[10]车型;宝马公司推出了i3纯电动以及i8混合动力超级跑车[11];通用汽车公司推出了插电式混合动力汽车volt[12]等。中国政府和汽车厂商对于电动汽车的研发也十分关注,中国政府专门成立了电动车辆863课题[13],而且国内的汽车厂商也投入了大量的资金研发电动汽车,例如北汽推出了ev系列纯电动汽车以及比亚迪秦和唐等等[14]。
电动汽车动力传动系统由蓄电池、控制器、电动机、变速器、主减速器差速器、半轴和车轮等组成[15]。为了提高车辆的乘坐舒适性、降低能耗、以及减少排放,电气电子化技术将不断发展和创新。然而,多数电动车辆中的电子电气系统都与汽车安全密切相关。因此,其中存在的系统性失效以及随机硬件失效,都有可能导致汽车安全事故的发生。随着系统的集成度以及复杂度的不断提高,其安全风险也在不断增大[16]。例如,电动车辆中的主要能量来源一动力电池组,每个单体电池主要由活性电化学材料组成,而且为了满足车辆续驶里程以及功率需求,动力电池组一般由多个电池串联或者并联而成,从而导致动力电池系统存在一系列的潜在性安全风险,比如高压绝缘,以及热失效引起的动力电池包起火风险[17]。
2. 研究的基本内容与方案
本论文以纯电动汽车动力传动系统为研究对象,研究的基本内容有:1)通过广泛查阅文献,收集纯电动汽车动力传动系统的典型失效形式,并通过学习掌握structural analysis理论和方法;2)建立纯电动汽车整车仿真模型,并建立动力传动系统关键部件模型;3)通过基于模型的仿真研究典型故障不同失效程度对性能的影响规律;4)建立基于structural analysis的纯电动汽车动力传动系统故障诊断方法;通过本次研究纯电动汽车动力传动系统的失效形式和故障诊断方法,为纯电动汽车动力传动系统的故障诊断设计提供理论依据。具体技术措施包括:
(1)广泛查阅文献,深入研究和分析structural analysis理论和方法,收集纯电动汽车动力传动系统的典型失效形式,借助于失效模式以及影响分析方法,归纳总结了各子系统部件的不同失效模式、失效引起的影响以及引起失效的起因。
(2)通过matlab/simulink软件平台建立纯电动汽车整车仿真模型,并建立动力传动系统关键部件模型,确定模型参数,得到系统的基本控制模型。
3. 研究计划与安排
第1~2周(2.26~3.11):提交文献检索摘要;撰写开题报告;并完成网上提交开题报告;整理论文提纲、设计概要;
第3周(3.12~3.18):进行外文翻译,并提交外文翻译译文;
第4~5周(3.19~4.1):撰写毕业设计论文初稿,开始绘图;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]曹建国,廖然,杨利花.燃料电池电动汽车发展现状与前景[j].新材料产业,2015(4):1-2.
[2]产业网.2017年中国千人汽车保有量和人均 gdp、suv渗透率及销量分析[r].2018.
[3]国际新闻.2020年之前温室气体排放量减少20%[r].2008.